Moataz Attallah教授是伯明翰大學(xué)先進(jìn)材料與加工實(shí)驗(yàn)室(Advanced Materials and Processing Lab，簡稱AMP實(shí)驗(yàn)室)的專家團(tuán)隊(duì)帶頭人。該實(shí)驗(yàn)室引領(lǐng)著一些最前沿的3D打印材料研究項(xiàng)目，包括Space X 項(xiàng)目的3D打印陶瓷推進(jìn)器，以及一臺(tái)能夠在零重力條件下3D打印金屬的設(shè)備。

本文我們將聚焦Attallah教授與歐航局合作進(jìn)行的項(xiàng)目(渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)制造)、能夠精準(zhǔn)釋放藥物劑量的3D打印植入物，以及AMP實(shí)驗(yàn)室在3D打印研究方面的進(jìn)展。

3D打印渦輪引擎是否行得通?

金屬3D打印的航空引擎模型，由AMP實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)制作

這個(gè)3D打印的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)引擎部件是AMP實(shí)驗(yàn)室與莫納什大學(xué)共同合作的。“我們最初是從粉末研究做起，理解其性能，在此基礎(chǔ)上制作小型部件，最后是一個(gè)大的部件。從概念開發(fā)，到材料研發(fā)，再到實(shí)際的成品，都是由AMP實(shí)驗(yàn)室完成的?！?

Attallah教授補(bǔ)充道：“你不可能3D打印整個(gè)引擎，即便是親眼見到的那些打印出來用于測試的引擎，也僅僅是為短距離發(fā)射或者直升機(jī)設(shè)計(jì)的?！?

教授還談到了西門子開發(fā)的3D打印渦輪葉片。他表示，地面用的引擎與航空發(fā)動(dòng)機(jī)有著天壤之別，陸地式引擎如果操作失敗，那你還可以進(jìn)行改動(dòng)、減輕重量，但航空式引擎沒有這種中途修復(fù)的機(jī)會(huì)。

開發(fā)新的3D打印金屬材料

據(jù)了解，除了渦輪機(jī)以外，歐航局還為AMP實(shí)驗(yàn)室提供了2200萬歐元的資金，旨在開發(fā)一種能夠加速工業(yè)級(jí)新型金屬粉末的工藝。歐航局的合金制造項(xiàng)目共有31個(gè)機(jī)構(gòu)參與，其中包括了英國雷尼紹、Rolls Royce、汽車制造商Fiat的研發(fā)中心等重要參與者。

AMP實(shí)驗(yàn)室的金屬3D打印部件

“目前，如果你要開發(fā)一種材料，尤其是金屬材料，大概需要5年左右的時(shí)間才可能證明其實(shí)用性?！苯淌诮忉尩?。AMP實(shí)驗(yàn)室也正在著力加速這種進(jìn)程。

ACCMet項(xiàng)目 (Accelerated Metallurgy)就是其中的一個(gè)核心，該項(xiàng)目將金屬絲線擠出設(shè)計(jì)成一種直接激光制造的模式，在兩分鐘里制造出這種合金塊。性能測試通過后，就可以進(jìn)行下一步。

除航空研究以外，醫(yī)療是AMP實(shí)驗(yàn)室的第二個(gè)聚焦點(diǎn)。Attallah教授和他的團(tuán)隊(duì)將3D打印藥物與金屬植入物相結(jié)合，開發(fā)了一種能夠精準(zhǔn)釋放抗生素的植入物，能夠針對(duì)局部患處進(jìn)行更有效的治療。雖然目前仍處于初期階段，他們對(duì)這種植入物的前景非?？春?。

無論是3D打印在航空還是醫(yī)療方面的應(yīng)用，作為一名大學(xué)教授，Moataz Attallah看到在推進(jìn)這些前沿的研究方面還存在很多“疑難雜癥”。其中，開發(fā)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力是一大難點(diǎn)。他指出，許多學(xué)生還是徘徊在學(xué)術(shù)研究的階段，對(duì)將這些研究推入實(shí)際的行業(yè)應(yīng)用有所猶豫。為此，伯明翰大學(xué)專門針對(duì)增材制造的特別研究開設(shè)了學(xué)位和項(xiàng)目，在溫度控制和增材制造吹制粉末方面深入開展研究。